基于动力松弛法的含铰柔性钻杆载荷传递机理

摘要：

含铰柔性钻杆广泛应用于超短半径水平井钻井技术中.柔性钻杆不同于常规的钻杆,其在变形过程中不仅伴随有机构与结构之间的相互过渡,同时柔性钻杆还与外管产生随机接触.考虑含铰柔性钻杆的结构特点,采用有限单元法将柔性钻杆和外管均处理为空间梁单元,将铰离散为万向节连接单元,柔性钻杆与外管之间的接触关系采用接触间隙元进行描述,建立含铰柔性钻杆接触非线性有限元仿真模型,引入动力松弛法对其进行求解.为验证有限元模型及动力松弛法的可行性,建立了铰接梁与外梁接触平面模型,根据叠加原理和变形协调条件推导了挠度、接触力等参量的解析表达,将数值解与理论解进行比较,最大误差仅为0.14％.对造斜段6种铰接转动极限的含铰柔性钻杆进行仿真分析.结果表明,柔性钻杆与外管之间接触力是间断不连续的,且沿轴线随机分布,铰接转动极限越大,传递到柔性钻杆底端的扭矩变化不大,传递到柔性钻杆底端的轴力逐渐减小,铰接转动极限大于5°时,轴力损失率大于59.5％.

关键词：柔性钻杆、铰、梁单元、接触非线性、动力松弛法

所属期刊栏目：43

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：黑龙江省自然科学基金项目;大庆市科学技术局指导性科技计划项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：680-693